Магистрант
  1. Физическая химия  1.1. Термодинамика  1.1.1. Законы термодинамики  1.1.2. Энтальпия и теплоемкость  1.1.3. Энтропия и свободная энергия  1.1.4. Фазовое равновесие  1.1.5. Статистическая термодинамика  1.1.6. Термодинамический цикл  1.1.7. Фугитивность и активность  1.2. Квантовая химия  1.2.1. Принципы квантовой механики  1.2.2. Уравнение Шрёдингера  1.2.3. Частица в ящике  1.2.4. Операторы и собственные значения  1.2.5. Атомные орбитали  1.2.6. Теория молекулярных орбиталей  1.2.7. Теория возмущений  1.2.8. Теория валентных связей  1.2.9. Гибридизация и химическое связывание  1.3. Химическая кинетика  1.3.1. Законы скорости и механизмы реакций  1.3.2. Теория столкновений  1.3.3. Теория переходного состояния  1.3.4. Кинетика ферментов  1.3.5. Цепные реакции и полимеризация  1.3.6. Фотохимические реакции  1.4. Statistical mechanics  1.4.1. Функции разделения  1.4.2. Молекулярные функции распределения  1.4.3. Распределение Больцмана  1.4.4. Статистика Бозе-Эйнштейна и статистика Ферми-Дирака  1.5. Спектроскопия  1.5.1. Ротационная спектроскопия  1.5.2. Вибрационная спектроскопия  1.5.3. Электронная спектроскопия  1.5.4. Спектроскопия ядерного магнитного резонанса  1.5.5. Масс-спектрометрия  1.5.6. Спектроскопия Рамана  1.5.7. Электронный парамагнитный резонанс  1.6. Поверхностная и коллоидная химия  1.6.1. Изотерма абсорбции  1.6.2. Поверхностное натяжение и смачиваемость  1.6.3. Коллоидная стабильность  1.6.4. Катализ  1.6.5. Эмульсии и мицеллы  1.7. Электрохимия  1.7.1. Уравнение Нернста  1.7.2. Электрохимические ячейки  1.7.3. Проводимость и подвижность  1.7.4. Война  1.7.5. Топливные элементы  1.7.6. Электролиз
  2. Organic chemistry  2.1. Механизм реакции  2.1.1. Nucleophilic substitution reactions  2.1.2. Электофильные реакции присоединения  2.1.3. Реакции элиминирования  2.1.4. Реакции перестройки  2.1.5. Radical reactions  2.1.6. Перициклические реакции  2.2. Спектроскопия и определение структуры  2.2.1. УФ-Вид спектроскопия  2.2.2. ИК-спектроскопия  2.2.3. ЯМР-спектроскопия  2.2.4. Масс-спектрометрия  2.2.5. Рентгеновская кристаллография  2.3. Stereoscopic  2.3.1. Хиральность и оптическая активность  2.3.2. Структурный анализ  2.3.3. Геометрическая изомерия  2.3.4. Динамическая стереохимия  2.4. Органометаллическая химия  2.4.1. Органолитиевые и органомагниевые реагенты  2.4.2. Реакции кросс-сочетания с использованием палладия в качестве катализатора  2.4.3. Комплексы переходных металлов  2.4.4. Металл–углеродная связь  2.5. Химия полимеров  2.5.1. Механизм полимеризации  2.5.2. Характеристики полимеров  2.5.3. Биодеградируемый полимер  2.5.4. Проводящий полимер  2.5.5. Супрамолекулярные полимеры  2.6. Медицинская химия  2.6.1. Дизайн и разработка лекарств  2.6.2. Фармакокинетика и фармакодинамика  2.6.3. Соотношения структура-активность  2.6.4. Молекулярный докинг и скрининг лекарств
  3. Неорганическая химия  3.1. Координационная химия  3.1.1. Теория кристаллического поля  3.1.2. Теория поля лигандов  3.1.3. Спектрохимический ряд  3.1.4. Хелатирование и стабильность  3.2. Органометаллическая химия  3.2.1. Металлокарбонилы  3.2.2. Катализ органометаллическими комплексами  3.2.3. Металоцены  3.3. Био-неорганическая химия  3.3.1. Металлопротеины и ферменты  3.3.2. Роль металлов в биологических системах  3.3.3. Транспорт и хранение ионов металлов  3.4. Химия твердого тела  3.4.1. Кристаллические структуры  3.4.2. Теория зон в твердых телах  3.4.3. Сверхпроводники  3.4.4. Дефекты в кристалле  3.5. Лантаноиды и актиноиды  3.5.1. Электронная конфигурация в лантанидах и актинидах  3.5.2. Координационная химия лантаноидов  3.5.3. Магнитные свойства лантаноидов
  4. Аналитическая химия  4.1. Хроматография  4.1.1. Газовая хроматография  4.1.2. Высокоэффективная жидкостная хроматография  4.1.3. Тонкослойная хроматография  4.2. Спектроскопические методы  4.2.1. Атомно-абсорбционная спектроскопия  4.2.2. Дифракция рентгеновских лучей  4.2.3. Спектроскопия с индуктивно связанной плазмой  4.3. Электроаналитические методы  4.3.1. Потенциометрия  4.3.2. Вольтамперометрия  4.3.3. Колометрия  4.4. Масс-спектрометрия  4.4.1. Техника ионизации  4.4.2. Фрагментационная картина  4.5. Хемометрия  4.5.1. Мультидисциплинарный анализ  4.5.2. Машинное обучение в химии
  5. Теоретическая и вычислительная химия  5.1. Молекулярная динамика  5.1.1. Силовые поля и минимизация энергии  5.1.2. Метод Монте-Карло в симуляциях молекулярной динамики  5.2. Квантовохимические методы  5.2.1. Теория Хартри — Фока  5.2.2. Теория функционала плотности  5.2.3. Полуэмпирические методы  5.3. Компьютерное проектирование лекарств  5.3.1. Молекулярный докинг  5.3.2. QSAR Моделирование  5.3.3. Виртуальный скрининг
  6. Биохимия  6.1. Enzyme Kinetics  6.1.1. Кинетика Михаэлиса-Ментен  6.1.2. Механизм ингибирования  6.2. Метаболизм и биоэнергетика  6.2.1. Гликолиз  6.2.2. Citric acid cycle  6.2.3. Цепь переноса электронов  6.3. Молекулярная биология  6.3.1. Репликация и восстановление ДНК  6.3.2. Синтез белка  6.3.3. Регуляция генов  6.4. Структурная биохимия  6.4.1. Свертывание белка  6.4.2. Мембранная биофизика
  7. Экологическая химия  7.1. Атмосферная химия  7.1.1. Greenhouse gases  7.1.2. Истощение озонового слоя  7.1.3. Загрязнители воздуха и дым  7.2. Химия воды  7.2.1. pH и жесткость воды  7.2.2. Очистка сточных вод  7.2.3. Аквальная Химия  7.3. Химия почвы  7.3.1. Загрязнение тяжелыми металлами  7.3.2. pH почвы и буферизация  7.3.3. Циркуляция питательных веществ  7.4. Токсикология и химическая безопасность  7.4.1. Токсикокинетика  7.4.2. Оценка риска в токсикологии и химической безопасности в экологической химии  7.4.3. Влияние загрязняющих веществ на окружающую среду

Магистрант → Аналитическая химия ↓


Масс-спектрометрия


Масс-спектрометрия (МС) — это аналитическая техника, используемая для измерения отношения массы к заряду ионов. Она стала основой в области аналитической химии благодаря своей способности идентифицировать соединения с высокой специфичностью, чувствительностью и быстротой. Эта техника незаменима как для качественных, так и для количественных приложений. Понимание принципов и приложений масс-спектрометрии важно для химиков и исследователей в различных научных дисциплинах.

Основы масс-спектрометрии

Основной принцип масс-спектрометрии заключается в обнаружении ионов на основе их отношения массы к заряду (m/z). Это достигается путем нескольких основных этапов:

  1. Ионизация: Молекулы ионизируются, то есть превращаются в ионы, обычно путем потери или приобретения электронов.
  2. Ускорение: Ионы ускоряются в электрическом поле, так что все ионы с одинаковым зарядом имеют одинаковую кинетическую энергию.
  3. Отклонение: Затем ионы отклоняются магнитным полем. Степень отклонения зависит от массы и заряда ионов; более легкие ионы или ионы с меньшим зарядом отклоняются больше.
  4. Обнаружение: Делокализованные ионы обнаруживаются, и масс-спектрометр регистрирует значения m/z, соответствующие различным ионам.

Компоненты масс-спектрометра

Масс-спектрометр имеет несколько основных компонентов, каждый из которых играет важную роль в работе прибора. К ним относятся:

1. Источник ионов

Источник ионов отвечает за преобразование молекул образца в ионы. Используются различные техники ионизации, каждая из которых подходит для разных типов образцов:

  • Электронная ионизация (EI): Общее для малых и нестабильных соединений. Электроны используются для ионизации молекул в газовой фазе.
  • Химическая ионизация (CI): Мягкая ионизационная техника, использующая реагентный газ.
  • Матрица-ассистированная лазерная десорбция/ионизация (MALDI): Полезна для более крупных биомолекул, таких как белки и полимеры, используя лазер и матрицу для содействия ионизации.
  • Электроспрей ионизация (ESI): Особенно полезна для анализа крупных биомолекул в растворе, создавая ионы непосредственно из жидкой фазы.

2. Анализатор массы

Анализатор массы разделяет ионы по их отношению m/z. Некоторые из широко используемых типов анализаторов массы:

  • Квадрупольный анализатор массы: Использует колеблющееся электрическое поле для фильтрации ионов с определенными значениями m/z.
  • Анализатор массы времяпролета (TOF): Измеряет время, за которое ионы проходят определенное расстояние, что позволяет рассчитать их отношение m/z.
  • Анализатор массы на основе ионной ловушки: Захватывает ионы в определенной области с помощью электрических и магнитных полей, затем выпускает и обнаруживает их.
  • Анализатор массы на основе ионно-циклотронного резонанса преобразования Фурье (FTICR): Продвинутая техника, использующая магнитное поле для захвата ионов, измеряя частоты, связанные с m/z.

3. Детектор

Детекторы - это финальные компоненты, которые регистрируют приходящие ионы и преобразуют их в сигнал, который можно записать и проанализировать. К этим детекторам относятся:

  • Электронный умножитель: Усиливает ионный сигнал, создавая каскад электронов.
  • Чаша Фарадея: Собирает ионы для генерации электрического тока, который напрямую связан с количеством ионов.
  • Детектор на основе микро-канальной пластины: Подходит для чувствительных приложений, использует множество малых каналов для усиления поступающих ионных сигналов.

Визуальный пример: конструкция масс-спектрометра

Введение пробы Источник ионов Анализатор массы Детекторы

Приложения масс-спектрометрии

Масс-спектрометрия используется в различных приложениях во многих областях, таких как:

  • Протеомика: идентификация и количественная оценка белков в биологических образцах.
  • Метаболомика: Определение метаболических профилей и путей в клетках и тканях.
  • Экологический анализ: Обнаружение загрязняющих веществ и контаминантов в экологических образцах.
  • Фармацевтика: открытие и разработка лекарств через анализ взаимодействий лекарств и их деградации.
  • Криминалистика: Определение таких веществ, как токсины или остатки взрывчатых веществ на месте преступления.

Пример урока: реальное применение

В фармацевтических исследованиях масс-спектрометрия важна для анализа сложных смесей и идентификации метаболитов лекарств.
Например, неизвестное соединение может быть идентифицировано по его массовому спектру, поскольку масса и паттерн фрагментации предоставляют "отпечаток" для него.
соединений. Это помогло ускорить процесс открытия лекарств.

Интерпретация массовых спектров

Интерпретация массовых спектров включает понимание значений m/z, паттернов пиков и относительных интенсивностей. Общие типы информации, полученные из массовых спектров, включают в себя:

  • Основной пик: Самый интенсивный пик в спектре, представляющий ион в наибольшем количестве.
  • Пик молекулярного иона (M+): Представляет ион, соответствующий всей молекуле, обычно являющийся пиком с наибольшим значением m/z.
  • Фрагментированные ионы: Образуются при распаде молекулярного иона на более мелкие части, предоставляя информацию о структуре и связях молекулы.

Визуальный пример: упрощенный массовый спектр

50 100 150 M+ Фрагментированные ионы

Достижения в области масс-спектрометрии

Быстрое развитие в области масс-спектрометрии значительно расширило ее возможности и области применения. Некоторые выдающиеся достижения включают:

  • Высокоточная масс-спектрометрия (HRMS): Обеспечивает точные измерения массы, необходимые для различения изобарных видов и выяснения сложных структур.
  • Тандемная масс-спектрометрия (MS/MS): Это включает несколько этапов масс-спектрометрии для детального выяснения структуры и повышенной специфичности при идентификации соединений.
  • Изображающая масс-спектрометрия: Предоставляет карты пространственного распределения молекул в биологических тканях, позволяя изучать локализацию на молекулярном уровне.
  • Атмосферная масс-спектрометрия: позволяет проводить прямой анализ образцов в их естественном состоянии, уменьшает этапы предварительной подготовки образцов.

Масс-спектрометрия остается незаменимым инструментом в аналитической химии, с текущими инновациями, обещающими дальнейшее совершенствование и более широкое применение в научных областях. Ее универсальность и точность в идентификации и количественной оценке молекул значительно способствуют достижениям в исследованиях, диагностике, разработке лекарств и других областях.


Магистрант → 4.4


U
username
0%
завершено в Магистрант

← Предыдущий (4.3.3)
Колометрия
Следующий (4.4.1) →
Техника ионизации

Комментарии 



Масс-спектрометрия

https://www.chemistryelite.com/g/4.4?ceal=ru